Question

1．發(fā)動機是汽車的核心部件，發(fā)動機的質量決定了整車的性能和品質，現代汽車主要分汽油與柴油兩類發(fā)動機，其中汽油發(fā)動機提供動力的是內燃機的汽缸．若某臺以汽油為燃料的汽車，發(fā)動機內有四個汽缸，其相關數據如下表所示． 汽車發(fā)動機數據表

1min內完成工作循環(huán)	2500次	93#汽油	汽缸內汽油和空氣的混合密度	1.5kg/m3
排氣量	2L		熱值	4×107（J/kg）
發(fā)動機最大功率	75（kW）		空燃比	14：1

（1）由圖甲可以看出，此時它正處在做功沖程，其能量轉化情況與乙（乙/丙）圖相同；
（2）汽車以100km/h的速度勻速運動時發(fā)動機的輸出功率最大，求1min內做的有用功；
（3）汽車的排氣量是指發(fā)動機汽缸的工作容積，汽車排氣量越大，功率越大．空燃比指汽缸內空氣和燃油的質量比．當汽車以100km/h的速度勻速行駛時，根據表中數據求汽車發(fā)動機的效率．

Answer 1

分析 （1）汽油機的進氣門、排氣門均關閉，且活塞向下運動的沖程是做功沖程，內燃機給汽車提供動力；壓縮沖程中機械能轉化為內能；
（2）由表格數據可知，發(fā)動機的最大輸出功率，根據W=Pt求出1min內做有用功；
（3）①根據m=ρV算出燃氣的質量，然后根據空燃比算出汽油的質量；
②發(fā)動機的效率是有用功跟汽油燃燒釋放熱量的比值．

解答 解：（1）由圖甲可知，進氣門、排氣門均關閉，且活塞向下運動的沖程是做功沖程，內能轉化為機械能；
乙圖中水蒸氣推動試管塞子做功，內能轉化為機械能；丙圖中向下按壓活塞，活塞壓縮氣體做功，機械能轉化為內能；故做功沖程的能量轉化形式與乙圖相同；
（2）汽車以100km/h速度勻速運動時，1min中內做的有用功：
W=Pt=75000W×60s=4.5×10⁶J；
（3）①根據ρ=$\frac{m}{V}$可得，做一次功燃氣的質量：
m_燃氣=ρV=1.5kg/m³×2×10^-3m³=3×10^-3kg，
因為空燃比是14：1，
所以做一次功消耗的汽油質量：
m=3×10^-3kg×$\frac{1}{15}$=2×10^-4kg；
②1min內汽油燃燒釋放的熱量：
Q=m_汽油q=2×10^-4kg×4×10⁷J/kg×2500=2×10⁷J，
發(fā)動機的效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{4.5×1{0}^{6}J}{2×1{0}^{7}J}$×100%=22.5%．
故答案為：（1）做功；乙；（2）4.5×10⁶；（3）22.5%．

點評 本題考查了有關熱機的計算和應用，涉及到沖程的判斷、能量的轉化、功的計算、熱值的計算、效率的計算，考查面比較廣，關鍵是理解表格中各參數的含義．